ZVIJEZDE NASTANAK I RAZVOJ ZVIJEZDE

ZVIJEZDE I GALAKSIJE- NASTANAK I RAZVOJ

1PRVA FAZA RAZVOJA ZVIJEZDENakon Velikog praska tvar se, prema inerciji, nastavila iriti i dalje hladiti. Meutim mjestimino se nasumce zgunjavala. Zbog djelovanja gravitacijske sile takve su se sluajne, neto gue nakupine tvari dalje zgunjavale i raala su se svemirska tijela. Zbog gravitacijskog stezanja rasla je temperatura u sredinjem dijelu nebeskog tijela, te kad je dosegla 107K poela je nuklearna fuzija jezgara vodika u helij uz oslobaanje energije. 2TERMONUKLEARNA FUZIJA

Openito kod termonuklearne fuzije , na jako visokim temperaturama , lake jezgre se spajaju u tee uz oslobaanje energije . Ukupna masa estica prije fuzije (m 1 ) vea je od mase estice koja je nastala fuzijom ( m2) . Zbog defekta mase m = m1 - m2 oslobaa se energija u iznosu :

E = c2 m (c =3 108 m /s ) .

3

FUZIJA VODIKA U 1. FAZI RAZVOJA ZVIJEZDE4Detaljniji ispisproton-proton reakcije:

2(1H+1H )2H+e++e (4.0MeV+ 1.0 MeV)2(1H +2H ) 3He + (5.5 MeV)3He +3He 4He +1H +1H (12.9 MeV)Ove reakcije konano postaju:41H 4He + 2e++ 2 + 2e (26.7 MeV)

5

Pojednostavljeni prikaz p - p ciklusa

1. KORAK2. KORAK3. KORAK6DRUGA FAZA RAZVOJA ZVIJEZDEPoto se u sredinjem dijelu zvijezde iscrpi vodik pretvorivi se u helij, nastupa druga faza. Budui da se u sredinjem dijelu zvijezde vie ne stvara nuklearna energija, ona se dalje gravitacijski stee i zbog toga raste temperatura. Kad temperatura u sredinjem dijelu zvijezde dovoljno poraste poinje fuzija triju jezgara helija u jezgru ugljika, uz emisiju gama zraenja. Zatim nastaje fuzija ugljika i helija u kisik itd. Tada se oko te sredinje kugle, u kojoj se zbiva fuzija jezgara helija, nalazi vanjska ljuska u kojoj nije iscrpljen vodik, pa u njemu i dalje tee fuzija vodika u helij.7

8Detaljnji ispis : ugljik-duik-kisik ciklusa.

4He +4He + 92 keV 8*Be4He +8*Be + 67 keV 12*C12*C 12C + + 7.4 MeVOpi oblik ove reakcije je:34He 12C + + 7.2 MeV.

9Pri prijelazu iz 1. u 2. fazu zvijezda se uvelike iri. To e se za nekoliko milijardi godina dogoditi sa Suncem. Ono e se pritom toliko poveati da e progutati najblie planete i spriti Zemlju.10Kada se u sredinjem dijelu zvijezde potroi sav ugljik , sredinji se dio ponovno gravitacijski stee i temperatura opet raste. Kada temperatura dovoljno poraste nastupa trea faza. Daljnjom fuzijom u sredinjem dijelu nastaju magnezij , silicij .... Oko te sredinje kugle nalazi se prva ljuska u kojoj i dalje fuzijom helija nastaje ugljik, pa sljedea ljuska u kojoj fuzijom vodika nastaje helij. U iduim fazama nastaje fuzija sve teih i teih jezgara , sve dok u sredinjem dijelu zvijezde ne nastane eljezo. Stvara se sredinja kugla preteno graena od atomskih jezgara eljeza i drugih jezgara sline mase. Oko te kugle oblikuju se ljuske koje sadre redom sve lake i lake jezgre to su blie povrini jezgre.TREA FAZA RAZVOJA ZVIJEZDE11

Dalje dolazi do fuzije u sve tee elemente....

itd..... sve do 26 Fe56.12

13Razvoj zvijezde ovisi o njenoj masi

14RAZVOJ ZVIJEZDA

Pri fuziji u unutranjosti zvijezda graa zvijezde se stalno mijenja . Zbog termonuklearne fuzije zvijezde imaju visoku temperaturu i vlastiti sjaj . Boja zvijezde je vezana s temperaturom zraeih slojeva . Sjaj zvijezde je predoen apsolutnom zvjezdanom veliinom ( M) .

15HERTZSPRUNG-RUSSELLOV DIJAGRAM :

- pozicija zvijezde odreena je njenim sjajem i temperaturom- veina zvijezda nalaze se u vrpci nazvanoj glavnim nizom- plave zvijezde - visoka temperatura,nalaze se sa lijeve strane - crvene zvijezde - niska temperatura, nalaze se sa desne strane- meu zvijezdama sline temperature ( boje) razlikuju se po sjaju patuljaste i divovske zvijezde .

Bijelipatuljak16Vrijeme koje zvijezda provede na glavnom nizu ovisi o njezinoj masi. Velike masivne zvijezde koje se nalaze na vrhu glavnog niza brzo e potroiti svoje nuklearno gorivo i napustiti glavni niz. Ako je npr. zvijezda samo pet puta masivnija od Sunca, na glavnom nizu e provesti samo 70 milijuna godina (za razliku od Sunevih 10 milijardi), a ako je 25 puta masivnija, onda tu provodi samo 3 milijuna godina, dok su 30 puta masivnije tu manje od milijun godina.

17MASIVNE ZVIJEZDE ( s masom 10 puta veom od Suneve mase ) nastavljaju u svojim jezgrama fuziju u tee elemente , sve do eljeza . Daljnje stezanje jezgre dovodi do uruavanja i eksplozije koja se naziva supernova , pri emu se skoro cjelokupna materija zvijezde razleti u meuzvjezdani prostor.Ako jezgra preostale zvijezde nakon eksplozije ima masu izmeu 1,4 i 3 Suneve mase pretvoriti e se u neutronsku zvijezdu , a ako je jezgra zvijezde masivnija od 3 Suneve mase pretvoriti e se u crnu rupu .18ZVIJEZDA VELIKE MASEPlava zvijezda temperatura na povrini je 25 000CPlavi superdiv Crveni div jezgra 600 milijuna CSupernova a) neutronska zvijezda b) crna rupa/jama19MALE I SREDNJE ZVIJEZDE ( poput Sunca ) nakon to se sav vodik u njihovim sredita pretvori u helij , dospijevaju u fazu crvenog diva . Jezgra im doivljava daljnje gravitacijsko stezanje , a vanjski slojevi se ire i hlade . Kada temperatura i gustoa u jezgri dovoljno narastu zapoinje fuzija a helija u ugljik i kisik . U takvim zvijezdama ne moe zbog manje mase zapoeti novo gravitacijsko stezanje jezgre . Gusta masivna jezgra od vrueg ugljika naziva se bijeli patuljak , a najvei dio materije bive zvijezde , koji se ve ranije poeo iriti , nastavlja se sferno iriti meuzvjezdanim prostorom u obliku planetarne maglice . Nakon 107 godina bijeli patuljak e se ohladiti i postati crni patuljak .20ZVIJEZDA MALE MASEuti patuljak emitira ukastu svjetlostCrveni div sjaji crvenim sjajemBijeli patuljak izgorio je sav helijCrveni patuljakCrni patuljak =>vjerojatno ovakva sudbina oekuje i nae Sunce21Ponovimo :

22ZVIJEZDE U PARU

Dvojnih zvijezda ima otprilike koliko i jednostrukih .

POMRINSKI DVOJNE ZVIJEZDE zvijezde se gibaju tako da se u gibanju meusobno zaklanjaju .Primjer : Algol ( Perzeja )- vidljiva okom ; T < 3 dana ; glavna zvijezda i pratilac nisu jednakog sjaja .

PROMJEN LJIVE I EKSPLOZIVNE ZVIJEZDEPulsirajui promjenljive zvijezde-najee divovske zvijezde nestalnog obujma ; njihova atmosfera pulsira

23

Pomrinski promjenljive zvijezde24Pulsirajue promjenljive zvijezde

25CEFEIDE ( ime po Cefeja )-periodi od 1 do 10-ak dana ,-prividna zvjezdana veliina se mijenja za nekoliko desetina do 1 2 zvjezdane veliine .-divovi velikog sjaja ( 104 puta sjajnije od Sunca )-zvijezda to vie zrai to ima dui period sjaja

26

Krivulja sjaja cefeida27Najpoznatije -cefeide

28

H.S. LeavittmOdreivanje udaljenosti galaksije

Mlog P4. s grafa M=f(P) oitati apsolutnu zvjezdanu veliinu M

M = m + 5 5 log r pcizmjeriti prividnu zvjezdanu veliinu m 1. pronai u njoj cefeidu3. mjeriti sjaj cefeide u vremenu, odrediti period pulsacija P

5. iz relacije - izraunati r

29MIRIDE ( po zvijezdi Mira Ceti)

-pulsirajui promjenljive zvijezde dugog perioda ( mjeseci , godine )-veledivovi niske temperature-Mira Ceti pri najveem sjaju je m = 2 , a pri najmanjem se moe neuoiti

30

to su novae?31NOVE ZVIJEZDE-od vremena do vremena pojavi se na nebu zvijezda koju se prije nije vidjelo-u kratkom roku sjaj zvijezde se poveao tisue puta , a kroz nekoliko mjeseci se vrati na poetni sjaj

32

mvrijeme33NOVENova se zvijezda sastoji od dvije zvijezde izmeu kojih struji plin . atmosfera vee zvijezde prelazi u manju . Manja je bijeli patuljak . U bijelom patuljku pridoli plin (vodik) se pretvara u helij pa nakon nekog vremena nastupi eksplozija . Poslije eksplozije tvar se i dalje nastavlja prenositi do slijedee eksplozije

34SUPERNOVE

sjaj im se povea mnogo vie nego kod novih .-javljaju se rjee nego nove-ako je u jezgri jako masivne zvijezde u termonuklearnoj fuziji dolo do eljeza , tlak u jezgri pada , sredite zvijezde se urui , a atmosfera odlijee u svemir. Od atmosfere preostaje samo maglica

35SUPERNOVE

Primjeri : Rakovica ( M1 u Biku ) , eksplozija u 1054. god.- vidjeli kineski astronomi1571. g. Tycho Brache1601.g. Johannes Kepler1901.g. - nova u Perzeju1987.g- - u Velikom Magelanovom oblaku

36to ostaje nakon eksplozije supernove ?

1)neutronska zvijezda polumjera 10-ak kilometara koja brzo rotira ( stotinjak puta u sekundi). Neke neutronske zvijezde se vide kao pulsari . Prvi puta su otkriveni 1967.g. ( A. Hewish- engleski radio-astronom )

2)crna jama objekti jako malih dimenzija , a jako velike gustoe . Niti elektromagnetsko zraenje ih ne moe napustiti .37

CRNA RUPA

Crna rupa je nebesko tijelo koncentrirano od mase s gravitaciskim poljem tako jakim da ak i izlazna brzina iz najbliih toaka prekorauje brzinu svijetlosti. To znai da nita, pa ak ni svjetlost, ne moe izai iz njene gravitacije,te joj otuda i naziv crna rupa.Teoretski crne rupe mogu biti bilo koje veliine, od mikroskopskih do onih veliine Svemira.Crne rupe iziskuju opi relativistiki koncept zakrivljenog prostora-vremena (prostorno vremenskog kontinuuma), a njihove najuoljivije karakteristike se oslanjaju na izoblienje (distorziju) geometrije prostora koji ih okruuju.38

Crna rupa zapravo je nevidljiva jer guta svjetlost. Kako bi astronomi otkrili postojanje crne rupe moraju prouavati okolne zvijezde tj. njihovo gibanje. Tamo gdje se nalazi crna rupa zvijezde se oko nje gibaju znatno bre nego u prostorima gdje crne rupe nisu prisutne.

U galaktici blizu nae Mlijene staze otkrivena je prva super masivna crna rupa. Znanstvenici su super masivne crne rupe nakon toga pronali u jo niz galaksija i time zakljuili da se super masivne crne rupe nalaze u gotovo svim galaksijama.Ubrzo je otkriveno da se i u sreditu nae galaksije Mlijene staze nalazi super masivna crna rupa mase 2 milijuna puta vea od mase Sunca. Daljnja istraivanja pokazala su da se crne rupe nalaze u svim galaksijama. Crna rupa sastavni je dio svake galaksije, te ini 0.5% njene mase.

Crna rupa takoer utjee i na sigmu (brzina kruenja zvijezda na rubu galaksije). to je vea masa crne rupe, brzina sigme je bra. Njihova povezanost ukazuje da su u prolosti crne rupe i sigme bile blisko povezane.Do nedavno znanstvenici su mislili da su galaksije i zvijezde nastale saimanjem plina, no novija istraivanja pokazuju da su crne rupe utjecale na stvaranje i razvoj galaksija. Nastale su uruavanjem velikog oblaka plina, te su nakon nastajanja vitlale velike koliine plina i stvorile zvijezde i samu galaksiju.39

http://outreach.atnf.csiro.au/education/senior/astrophysics/variable_types.html#GRUPA KLASA TIP PROMJENLJIVEZVIJEZDEINTRINZINOEKSTRINZINOPOMRINSKE DVOJNE ROTIRAJUEPROMJENLJIVEERUPTIVNE(KATAKLIZMIKEEKSPLOZIVNE)

PERIODIKIPROMJENLJIVE

Cefeide

RR Lyrae

RV Tauri

Dugoperiodike

Tip I - Klasine

Tip II W Virginis

Mire

Polupravilne

Supernove

Nove

Povratne nove

Patuljaste nove

Simbiotske

R Coronae Borealis40NAA GALAKSIJA KUMOVSKA SLAMA

-veliki sustav zvijezda i meuzvjezdane tvari u kojem je i nae Sunce . Starost Galaksije se procjenjuje na 10-15 milijardi godina .Kad bismo mogli izai izvan Galaksije vidjeli bismo da izgleda spiralnog oblika ( slino kao na slikama ) .Sredite nae galaksije je u smjeru zvijea Strijelac .

41

42

43

44-Promjer nae Galaksije iznosi 105 godina svjetlosti .-Galaksija ima sredinji ispupeni dio i mnogo spiralnih krakova . Od zvijezda sve svijetli . Zvijezde nisu preblizu jedna drugoj . -Sunce je u sredinjoj ravnini Galaksije odmaknuto 30000 godina svjetlosti od sredita Galaksije pa zato moemo imati crno nono nebo .-Zvijezde se gibaju oko sredita Galaksije . -Period obilaenja Sunca oko sredita galaksije je 220106 godina , a brzina oko 250 km/s.45Zvjezdani skupoviRadioastronomija i astronomija infracrvenog otkriva raspored materije u galaksiji .U spiralnim kracima Galaksije nailazimo na galaktike ili otvorene skupove zvijezda. Skup ine zvijezde jednake starosti . U budunosti skup e se raspasti . Primjer: Vlaii ( zvijee Bik )Zbijeni skupovi zvijezda nalaze se oko sredita Galaksije ; sadre vie milijuna zvijezda . starost im je kao i Galaksije

46Vlaii ( Plejade )

Hijade47

48DRUGE GALAKSIJE

Andromedina galaksija najblia susjedna galaksija koja se vidi prostim okom . Udaljena je 2,5106 godina svjetlosti .Mali i Veliki Magellanov oblak pratioci nae galaksije ; nepravilne galaksijeU svemiru je mnotvo galaksija ( spiralne , polune , jajolike-eliptine , kuglaste , nepravilne ). Svih su veliina . Neke galaksije su nastale spajanjem vie galaksija . Patuljaste galaksije imaju oko milijun zvijezda , prozirne su pa ih se teko uoava

49

50

51Andromedina galaksija

52NGC 1300prekasta ( poluna ) spiralna galaksija

53Galaksija NGC 5128 ( zvijee Kentaur ) -tri puta vea od nae-ima dva snana izvora radio valova

54

55Galaksija Toak

-kroz galaksiju su prole dvije male galaksije . Nakon toga se razbuktalo raanje modrih divova .

56SJAJ GALAKSIJA

-naa Galaksija zrai 10 milijardi puta jae od Sunca-prosjene eliptine galaksije zrae nekoliko puta vie, a najvee i 10 puta vie-kvazari zrae kao 100-1000 galaksija-Kvazari nalaze se na najveim udaljenostima, odailju 1000 puta vie zraenja, ali su po veliini manji =>moda razvojni stupanj galaksija -Signale primamo zraenjem koje se iri brzinom c, a slike nam pokazuju kako su objekti izgledali prije mnogo godina => ne znamo kako izgledaju ovog trenutka-Mnoge zvijezde koje vidimo moda vie ni ne postoje, ali mi primamo elektromagnetske valove koje su prije odaslale

57

Zvijezde se zbog gravitacijskog privlaenja skupljaju u galaktikeGalaksije se skupljaju u jata galaksijaNajdalja galaksija udaljena je vie milijardi svjetlosnih godina,pa kad se prouava gleda se u njenu prolostNaa galaksija je lan Lokalnog superskupaVeliki skupovi su ravnomjerno rasporeeni pa se pretpostavlja da je tvar u Svemiru homogene gustoe58MJERENJE UDALJENOSTI GALAKSIJA

1. metodom paralakse za najblie zvijezde2. pomou odreivanja njihovog sjaja ( cefeide)

59BUDUNOST SVEMIRA

60Gravitacijska kugla u irenju

61v=vosl=2GM / RM masa kugleR polumjer m masa esticeV poetna radijalna brzinaG Newtonova konstanta gravitacijevosl druga kozmika brzina=> ESTICA POETNE BRZINE v NA POVRINI STATINE KUGLE

MmR62Kugla u irenju Kugla nije statina, homogeno se iri kao i estica Kad bi se Sunce saelo u bijelog patuljka, pritom zadralo svoju masu i dalje bi djelovala ista sila estica na povrini kugle, da bi postigla beskonanost mora imati brzinu veu ili jednaku od voslMm63

64

Kritina gustoa svemira uvjet za koji e irenje trajati beskonano dugo =>odgovara gustoi od pet atoma vodika po kubinom metru k=3H/ 8G Ako je gustoa vea od kritine tad e u jednom trenutku irenje prestatiZnanstvenici smatraju da e onda poeti skupljanje svemira, a zavrna faza je tzv. velika kripa pa ponovno poinje velikim praskom oscilirajui svemir65

Omjer srednje gustoe i kritine gustoe k uvodi se kao parametar : = k 1 svemir je otvoren 1 svemir je zatvorenPoto se svemir iri usporeno, bez obzira je li otvoren ili zatvoren, znai da se u prolosti irio bre, znai da mu je poetak u Hubbleovu vremenu i uzima se 2/3 tog vremena 66